光電変換基板、放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び放射線検出器の製造方法
【課題】光電変換素子の静電破壊を防止することができる、光電変換基板、放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び放射線検出器の製造方法を提供する。
【解決手段】基板１上に形成されたＴＦＴスイッチ４及びセンサ部１０３の上面が平坦化層１８により平坦化されており、当該平坦化層１８の略全面に帯電防止機能を有する導電膜３０が形成されている。導電膜３０は、グランド配線３２及びグランド接続端子３４と一体的に形成されており、グランド接続端子３４を介してグランドに接続可能に構成されている。また、光電変換基板６０（導電膜３０）の上には、シンチレータ７０が形成されており、シンチレータ７０は、光電変換基板６０に近い方から非柱状部７１及び柱状部７２を備えている。導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続した状態で、光電変換基板６０の表面に表面処理を施す。
【解決手段】基板１上に形成されたＴＦＴスイッチ４及びセンサ部１０３の上面が平坦化層１８により平坦化されており、当該平坦化層１８の略全面に帯電防止機能を有する導電膜３０が形成されている。導電膜３０は、グランド配線３２及びグランド接続端子３４と一体的に形成されており、グランド接続端子３４を介してグランドに接続可能に構成されている。また、光電変換基板６０（導電膜３０）の上には、シンチレータ７０が形成されており、シンチレータ７０は、光電変換基板６０に近い方から非柱状部７１及び柱状部７２を備えている。導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続した状態で、光電変換基板６０の表面に表面処理を施す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換基板、放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び放射線検出器の製造方法に係り、特に、放射線画像の撮影等に用いられる光電変換基板、放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び放射線検出器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射線画像の撮影を行うための放射線画像撮影装置として、放射線照射装置から照射され、被写体を透過した放射線を放射線検出器により検出する放射線画像撮影装置が知られている。このような放射線画像撮影装置の放射線検出器として、照射された放射線を光に変換する蛍光体等のシンチレータと、シンチレータにより変換された光が照射されることにより電荷を発生する光電変換素子及び当該光電変換素子で発生した電荷を読み出すスイッチング素子を各々備えた画素により構成される光電変換基板と、を備えたものが知られている。
【０００３】
このような放射線検出器は、光電変換基板上にシンチレータが設けられるため、光電変換基板とシンチレータとの密着性を向上させるための技術が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、光電変換素子を保護する保護層と、シンチレータとの間に、熱伝導率が高くシンチレータとの接合力が強い金属層又は金属化合物層の分離防止層を設けることにより、保護層とシンチレータとを分離しにくくする技術が記載されている。
【０００５】
また、光電変換基板の表面に、密着性を向上させるためのプラズマ処理等の表面処理を行うことが一般的に行われている。例えば、特許文献２には、光電変換素子を備えたセンサパネル上に配された蛍光体下地層の表面を大気圧プラズマ処理し、当該蛍光体下地層表面上に蛍光体層を形成することにより、蛍光体層の密着不良による剥がれを防止する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７４８４６号公報
【特許文献２】特開２００４−３２５４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光電変換基板の表面に上述のように表面処理を行う際に、光電変換基板の表面が帯電することにより、光電変換素子の静電破壊が引き起こされる場合がある。例えば、表面処理として、大気圧中でプラズマ処理を行う場合は、空気があるため帯電しづらく、静電破壊を引き起す恐れが少ないが、真空中でプラズマ処理を行う場合、帯電による静電破壊を引き起こす恐れが大きい。
【０００８】
また、表面処理を行う際だけではなく、光電変換基板の表面が帯電してしまうと、同様に静電破壊が引き起こされる場合がある。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するために成されたものであり、光電変換素子の静電破壊を防止することができる、光電変換基板、放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び放射線検出器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の光電変換基板は、基板上に形成されたスイッチング素子、及び前記スイッチング素子により照射された光に応じて発生した電荷が読み出される光電変換素子を含むセンサ部、を各々備えた複数の画素と、前記スイッチング素子及び前記センサ部が設けられた前記基板の表面を平坦化する平坦化層と、前記平坦化層上の全面に形成された帯電防止膜と、前記帯電防止膜をグランドに接続するための接続部と、を備える。
【００１１】
一般に、光電変換基板では、その表面にシンチレータ等の発光層を形成し、放射線検出器を製造する際に、発光層との密着性を向上させるために、発光層と密着させる表面に対して、プラズマ処理等の表面処理が行われる。当該表面処理の際に、特に真空プラズマ処理の際に、表面処理を施している光電変換基板の表面が帯電し、蓄積された電荷により、スイッチング素子等の静電破壊を引き起こす場合がある。
【００１２】
本発明の光電変換基板は、スイッチング素子及びセンサ部が設けられた前記基板の表面を平坦化する平坦化層と、平坦化層上の全面に形成された帯電防止膜と、帯電防止膜をグランドに接続するための接続部と、を備えているため、上述のように表面処理を行う場合、接続部を介して帯電防止膜をグランドに接続することにより、表面に蓄積された電荷がグランドに流れるため、光電変換基板の表面の帯電が防止される。従って、光電変換素子の静電破壊を防止することができる。また、上述の表面処理を行う場合のみならず、当該接続部を介して帯電防止膜をグランドに接続することにより、外部からのノイズ（電磁波等）の影響を低減することができる。
【００１３】
また、本発明は、請求項２に記載の発明のように、前記帯電防止膜は、照射された光の予め定められた長波長成分を吸収することが好ましい。
【００１４】
一般に長波長成分は、短波長成分よりも屈折しづらく、隣接する画素に斜入光が入射する可能性が高い。このように隣接する画素に斜入光が入射すると、放射線画像に画像ボケが生じる要因となる。これに対して本発明では、帯電防止膜で照射された光の予め定められた長波長成分（例えば赤色光）を吸収することにより、当該長波長成分が隣接する画素に入射するのを抑制することができる。
【００１５】
また、本発明は、請求項３に記載の発明のように、前記光電変換素子は、キナクリドンより成る有機光電変換素子であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、請求項４に記載の発明のように、前記帯電防止膜は、光透過性を有することが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、請求項５に記載の発明のように、前記接続部を介して、前記帯電防止膜がグランドに接続されていることが好ましい。
【００１８】
請求項６に記載の放射線検出器は、前記請求項１から前記請求項５のいずれか１項に記載の前記光電変換基板と、前記光電変換基板の前記帯電防止膜上に設けられ、かつ、照射された放射線の線量に応じて発光する発光層と、を備える。
【００１９】
請求項７に記載の放射線検出器は、前記発光層は、アルカリハライド系柱状結晶より成ることが好ましい。
【００２０】
請求項８に記載の放射線画像撮影装置は、前記請求項６または前記請求項７に記載の放射線検出器と、放射線の照射に応じて前記放射線検出器で発生した電荷を読み出して、放射線画像を撮影する撮影手段と、を備える。
【００２１】
請求項９に記載の放射線検出器の製造方法は、前記請求項１から前記請求項５のいずれか１項に記載の光電変換基板の帯電防止膜を接続部を介してグランドに接続する工程と、前記帯電防止膜がグランドに接続された状態で、前記光電変換基板の前記帯電防止膜が設けられた表面に表面処理する工程と、前記表面処理が成された前記光電変換基板の前記帯電防止膜上に発光層を形成する工程と、を備える。
【００２２】
また、本発明は、請求項１０に記載の発明のように、前記発光層を形成する工程は、前記帯電防止膜がグランドに接続された状態で行われることが好ましい。
【００２３】
また、本発明は、請求項１１に記載の発明のように、前記発光層は、前記光電変換基板上に発光層を蒸着することにより形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
このように、本発明によれば、光電変換素子の静電破壊を防止することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図である。
【図２】本実施の形態に係るシンチレータの一例を示す概略構成図である。
【図３】本実施の形態に係る光電変換基板上の放射線検出器の１画素単位の構造の一例を示す平面図である。
【図４】図３に示した放射線検出器のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３に示した放射線検出器のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】ＣｓＩ（Ｔｌ）の発光特性及びキナクリドンの吸収波長範囲を示すグラフである。
【図７】本実施の形態に係る放射線検出器に入射する短波長成分を説明するための説明図である。
【図８】本実施の形態に係る放射線検出器に入射する長波長成分を説明するための説明図である。
【図９】ＩＴＯの屈折率を示すグラフである。
【図１０】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程を説明するための説明図（断面図）である。
【図１１】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程の図１０に示した工程の次の工程を説明するための説明図（断面図）である。
【図１２】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程の図１１に示した工程の次の工程を説明するための説明図（断面図）である。
【図１３】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程の図１２に示した工程の次の工程を説明するための説明図（断面図）である。
【図１４】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程の図１３に示した工程の次の工程を説明するための説明図（断面図）である。
【図１５】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程の図１４に示した工程の次の工程を説明するための説明図（断面図）である。
【図１６】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程の図１５に示した工程の次の工程を説明するための説明図（断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、各図面を参照して本実施の形態の一例について説明する。
【００２７】
本実施の形態の光電変換基板を備えた放射線検出器を用いた放射線画像撮影装置の概略構成について説明する。図１は、本実施の形態の光電変換基板を備えた放射線検出器を用いた放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す全体構成図である。なお、図１では、シンチレータ７０（詳細後述）の記載が省略されている。
【００２８】
本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００は、間接変換方式の放射線検出器１０と、走査配線駆動装置１０４と、信号検出回路１０５と、制御装置１０６と、を備えている。本実施の形態の放射線検出器１０は、光電変換基板６０及びシンチレータ７０を備えている。
【００２９】
まず、シンチレータ７０について説明する。本実施の形態のシンチレータ７０の一例の概略構成図を図２に示す。シンチレータ７０は、照射された放射線を光に変換して、光を出射する。すなわち、本実施の形態のシンチレータ７０は、照射された放射線の線量に応じて発光する機能を有している。
【００３０】
シンチレータ７０には、例えば、ＣｓＩ（Ｔｌ）、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）、ＮａＩ：Ｔｌ（タリウム賦活ヨウ化ナトリウム）、ＣｓＩ：Ｎａ（ナトリウム賦活ヨウ化セシウム）からなる結晶を用いることができるが、シンチレータ７０は、これらの材料からなるものに限られるものではない。なお、これらのなかでも、発光スペクトルがａ−Ｓｉフォトダイオードの分光感度の極大値（５５０ｎｍ付近）と適合する点、及び、湿度による経時的な劣化が生じがたいという点で、ＣｓＩ（Ｔｌ）を用いてなるものが好ましい。
【００３１】
また、シンチレータ７０が発する光の波長域は、可視光域（波長３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）であることが好ましく、放射線画像検出器１００によってモノクロ撮像を可能とするためには、緑色の波長域（４９５ｎｍ〜５７０ｎｍ）を含んでいることがより好ましい。
【００３２】
シンチレータ７０に用いる蛍光体としては、具体的には、放射線としてＸ線を用いて撮像する場合、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を含むものが好ましく、Ｘ線照射時の発光スペクトルが、例えば、４２０ｎｍ〜７００ｎｍにあるＣｓＩ（Ｔｌ）を用いることが特に好ましい。なお、ＣｓＩ（Ｔｌ）の可視光域における発光ピーク波長は５６５ｎｍである。
【００３３】
また発光効率等の観点から、柱状結晶、特にアルカリハライド系柱状結晶からなることが好ましい。本実施の形態では、具体的一例として、ＣｓＩ（Ｔｌ）の柱状結晶からなるシンチレータ７０を用いている。図２に示した本実施の形態のシンチレータ７０は、ＣｓＩ（Ｔｌ）の非柱状結晶から成る非柱状部７１と、柱状結晶から成る柱状部７２とにより構成されている。なお、非柱状部７１側が、光電変換基板６０側にあたる（図４、図５参照）。
【００３４】
柱状部７２においては、各柱状結晶内で光が発生し、効率よい発光が得られるとともに、柱状結晶の間隙が光のガイドとなって光拡散を抑制することで放射線画像のボケが抑制される。さらに、深部まで到達した光も、非柱状結晶からなる非柱状部７１において反射され、発光の検出効率が向上するとともに、光電変換基板６０との密着性が向上する。
図２に示すように、シンチレータ７０の柱状部７２の厚みをｔ１とし、非柱状部７１の厚みをｔ２としたとき、ｔ１とｔ２との関係が下記（１）式を満たすことが好ましい。
【００３５】
０．０１≦（ｔ２／ｔ１）≦０．２５ ・・・（１）
【００３６】
柱状部７２の厚みｔ１と非柱状部７１領域の厚みｔ２とが上記（１）式を満たすことで、シンチレータ７０の厚さ方向における発光効率、光の拡散防止及び光が反射される領域が好適な範囲となり、光の発光効率、光の検出効率と画像の解像度がより向上する。非柱状部７１の厚みｔ２が厚すぎる場合には、発光効率の低い領域が増え、感度の低下が懸念される。そのような観点から、（ｔ２／ｔ１）は０．０２以上０．１以下の範囲であることがより好ましい。
【００３７】
また、非柱状部７１の非柱状結晶の結晶径は０．２μｍ以上７．０μｍ以下であることが、効率的な反射を与える観点から好ましく、１．０μｍ以上６．０μｍ以下であることがより好ましい。また、非柱状結晶の結晶形状は、反射効率の観点から、略球状であることが好ましく、非柱状部７１は、球状に近い結晶(略球状結晶）の集合体で構成されることが好ましい。
【００３８】
次に、本実施の形態の光電変換基板６０について説明する。図１に示すように、本実施の形態の光電変換基板６０には、後述する上部電極、半導体層、及び下部電極を備え、照射された放射線をシンチレータ７０で変換した光を受けて電荷を蓄積するセンサ部１０３と、センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素２０が２次元状（マトリックス状）に複数設けられている。
【００３９】
画素２０は、一方向（図１の横方向、以下「行方向」ともいう）及び当該行方向に対する交差方向（図１の縦方向、以下「列方向」ともいう）にマトリクス状に複数配置されている。図１では、画素２０の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素２０は行方向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている。以下では、画素２０が形成されている光電変換基板６０の領域を画素領域２０Ａという。
【００４０】
また、光電変換基板６０には、上記ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数の走査配線１０１と、上記センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線３と、が互いに交差して設けられている。
【００４１】
各信号配線３には、当該信号配線３に接続された何れかの画素２０のＴＦＴスイッチ４がＯＮされることによりセンサ部１０３に蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。各信号配線３には、各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されており、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするためのスキャン信号を出力するスキャン信号制御装置１０４が接続されている。
【００４２】
信号検出回路１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路（図示省略）を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅して検出することにより、放射線画像を構成する各画素２０の情報として、各センサ部１０３に蓄積された電荷量を検出する。ここで電気信号の「検出」とは、電気信号をサンプリングすることを表している。
【００４３】
この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御装置１０４には、信号検出回路１０５において検出された電気信号に所定の処理を施すとともに、信号検出回路１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、スキャン信号制御装置１０４に対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する制御装置１０６が接続されている。
【００４４】
次に、図３〜図５を参照して、本実施の形態に係る光電変換基板６０についてさらに詳細に説明する。なお、図３には、本実施の形態に係る光電変換基板６０上の放射線検出器の１画素単位の構造を示す平面図が示されており、図４には、図３のＡ−Ａ線断面図が示されており、図５には、図３のＢ−Ｂ線断面図が示されている。
【００４５】
図４及び図５に示すように、本実施の形態の放射線検出器は、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、走査配線１０１、ゲート電極２が形成されており、走査配線１０１とゲート電極２は接続されている（図３参照。）。走査配線１０１及びゲート電極２が形成された配線層（以下、この配線層を「第１信号配線層」ともいう。）は、Ａｌ若しくはＣｕ、またはＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されているが、これらに限定されるものではない。
【００４６】
この走査配線１０１及びゲート電極２上には、走査配線１０１及びゲート電極２を覆い一面に絶縁膜１５が形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）成膜により形成される。
【００４７】
絶縁膜１５上のゲート電極２上には、半導体活性層８が島状に形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
【００４８】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３、及び当該信号配線３と並行に共通電極配線２５が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続されている。信号配線３、ソース電極９、及び共通電極配線２５が形成された配線層（以下、この配線層を「第２信号配線層」ともいう。）は、Ａｌ若しくはＣｕ、またはＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜が用いて形成されるが、これらに限定されるものではない。
【００４９】
このソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間にはコンタクト層（図示省略）が形成されている。このコンタクト層は、不純物添加アモルファスシリコン等の不純物添加半導体からなる。これらによりスイッチング用のＴＦＴスイッチ４が構成される。
【００５０】
そして、これら半導体活性層８、ソース電極９、ドレイン電極１３、信号配線３、及び共通電極配線２５を覆い、基板１上の画素２０が設けられた画素領域２０Ａのほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴ保護膜層１１が形成されている。このＴＦＴ保護膜層１１は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。
【００５１】
このＴＦＴ保護膜層１１上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、低誘電率（比誘電率εｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料等）により１〜４μｍの膜厚で形成されている。本実施の形態に係る放射線検出器１０では、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的にこのような材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。これにより、上層に配置される半導体層６の形状が平坦化されるため、半導体層６の凹凸による吸収効率の低下や、リーク電流の増加を抑制することができる。この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層１１には、ドレイン電極１３と対向する位置、及び走査配線１０１が形成された領域の照射面側の位置に各々コンタクトホール１６、及びコンタクトホール２２Ａが形成されている。
【００５２】
層間絶縁膜１２上には、コンタクトホール１６を埋めつつ、画素領域２０Ａを覆うようにセンサ部１０３の下部電極１４が形成されており、この下部電極１４は、ＴＦＴスイッチ４のドレイン電極１３と接続されている。この下部電極１４は、後述する半導体層６が１μｍ前後と厚い場合には導電性があれば材料に制限がほとんどない。このため、Ａｌ系材料、ＩＴＯ（酸化スズインジウム）など導電性の金属を用いて形成すれば問題ない。
【００５３】
一方、半導体層６の膜厚が薄い場合（０．２〜０．５μｍ前後）、半導体層６での光の吸収が十分でないため、ＴＦＴスイッチ４への光照射によるリーク電流の増加を防ぐため、遮光性メタルを主体とする合金、もしくは積層膜とすることが好ましい。
【００５４】
下部電極１４上には、フォトダイオード（光電変換素子）として機能する半導体層６が形成されている。本実施の形態では、半導体層６として、ＰＩＮ構造のフォトダイオードを採用しており、下層からｎ＋層、ｉ層、ｐ＋層を順に積層して形成する。
【００５５】
なお、半導体層６は、有機光電変換素子とすることが好ましい。有機光電変換素子としては、シンチレータ７０で発光した光を最も効率良く吸収するために、その吸収ピーク波長が、シンチレータ７０の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長とシンチレータ７０の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければシンチレータ７０から発された光を十分に吸収することが可能である。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、シンチレータ７０の放射線に対する発光ピーク波長との差が、１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。
【００５６】
このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えば、キナクリドン系有機化合物及びフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。図６に示すように、ＣｓＩ（Ｔｌ）は、発光ピーク波長が５６５ｎｍであるが、発光した光に幅広い波長域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の光が含まれる。一方、キナクリドンは、４３０ｎｍ〜６２０ｎｍの波長域の光に対して感度を有する。キナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は５６０ｎｍであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、シンチレータ７０の材料としてＣｓＩ（Ｔｌ）を用いれば、上記ピーク波長の差を５ｎｍ以内にすることが可能となり、光電変換膜４で発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。そのため、半導体層６には、キナクリドンよりなる有機光電変換材料を用いることがより好ましい。
【００５７】
なお、本実施の形態では、下部電極１４を半導体層６よりも大きくしている。なお、半導体層６の膜厚が薄い場合（例えば、０．５μｍ以下の場合）には、ＴＦＴスイッチ４への光入射を防ぐ目的で、遮光性金属を配置してＴＦＴスイッチ４を覆うことが好ましい。
【００５８】
好ましくは、デバイス内部の光の乱反射によるＴＦＴスイッチ４への光進入を抑制するため、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部から遮光性金属からなる下部電極１４の端部への間隔を５μｍ以上確保している。
【００５９】
層間絶縁膜１２及び半導体層６上には、各半導体層６部分で開口を持つように保護絶縁膜１７が形成されている。そして、半導体層６及び保護絶縁膜１７上には、少なくとも保護絶縁膜１７の開口部を覆うように上部電極７が形成されている。この上部電極７には、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）等の光透過性の高い材料を用いている。本実施の形態では、上部電極７は、下層に配置された、上部電極７にバイアス電圧を供給するための共通電極配線２５と接続する導電部材も兼ねている。図５に示すように、共通電極配線２５は、第１の層間絶縁膜１２に設けられたコンタクトホール２２Ａを介して下部電極１４の層に形成されたコンタクトパッド２４と接続され、さらに保護絶縁膜１７に設けられたコンタクトホール２２Ｂ上を上部電極７で覆うことで、上部電極７と共通電極配線２５とが電気的に接続されている。なお、上部電極７と、共通電極配線２５に接続する導電部材とは別層の金属で形成してもかまわない。
【００６０】
また、上部電極7及び保護絶縁膜１７上には、表面を平坦化するための平坦化層１８が形成されている。平坦化層１８は、絶縁層であり、例えば、ＳｉＮＸ 等よりなっており、１μｍ〜１０μｍの厚みを有している。さらに、平坦化された平坦化層１８の上には、導電膜３０が形成されている。本実施の形態の導電膜３０は、帯電防止機能を有しており、特に、光電変換基板６０上にシンチレータ７０を形成する場合に光電変換基板６０（導電膜３０）の表面に表面処理を施す際等にグランドと接続することにより、光電変換基板６０（導電膜３０）の表面が帯電するのを防止する機能を有している。光電変換基板６０（導電膜３０）の表面が帯電すると、光電変換基板６０のセンサ部１０３が静電破壊を引き起こす場合がある。そのため、本実施の形態の導電膜３０は、平坦化層１８の全面（略全面も含む）、本実施の形態では画素領域２０Ａの全面にわたり、形成されている。導電膜３０の材質としては、ＩＴＯや有機導電性ポリマーフィルム等が挙げられる。導電膜３０の膜厚及び抵抗値は、帯電防止機能の観点から定められる。具体的一例としては、膜厚は数十ｎｍ〜数百ｎｍ、抵抗値は１０１０Ω以下が挙げられる。
【００６１】
本実施の形態の導電膜３０は、上述のように帯電防止の機能のため、グランド配線３２を介してグランド接続端子３４に接続されている。当該グランド接続端子３４は、グランドに接続するためのものである。なお、グランド接続端子３４は、グランド配線３２をグランドに接続する機能を有していればその構成、形状は特に限定されるものではなく、パッドや電極等であってもよい。本実施の形態のグランド接続端子３４は、画素領域２０Ａの外部、かつ基板１の端部領域に設けられている。なお、本実施の形態では、グランド配線３２及びグランド接続端子３４は、導電膜３０と一体的に形成される。
【００６２】
また、本実施の形態の導電膜３０は、シンチレータ７０の発光波長の長波長成分の一部を吸収する機能を有している。光電変換基板６０（導電膜３０）に斜入光が入射すると、隣の画素２０で受光され易い。図７に示すように、短波長成分（例えば、青色光や緑色光）は、屈折しやすいため、隣接する画素２０のセンサ部１０３で受光されないが、図８に示すように、長波長成分（例えば、赤色光）は、屈折し難いため、隣接する画素２０のセンサ部１０３で受光され易く、画像ボケが生じる場合がある。
【００６３】
また、図９に導電膜３０の具体的一例であるＩＴＯの屈折率を示すが、シンチレータ７０の具体的一例である、ＣｓＩの発光域においては、ＩＴＯの屈折率はＣｓＩの屈折率（１．７７）と殆ど変わらない。ＣｓＩの発光のピーク波長は５５０ｎｍであり、このときのＩＴＯの屈折率は〜１．７５なので、略同一とみなせる。従って、斜入光でもピーク波長域では、材料差による屈折は生じずに進むことになる。本実施の形態の導電膜３０は、このような斜入光となる長波長成分をカットする機能を有している。そのため、本実施の形態の導電膜３０では、長波長成分をカットするための着色剤を混入している。具体的一例としては、図６に示したキナクリドンの吸収波長領域外の長波長成分（赤色光：波長６２０ｎｍ〜７５０ｎｍ）をカットする場合は、シアン系の着色剤を混入すればよい。無機青色顔料としては、ウルトラマリン青、及びプロシア青（フェロシアン化鉄カリ）等が挙げられる。また、有機青色顔料としては、フタロシアニン、アントラキノン、インジゴイド、及びカルボニウム等が挙げられる。なお、放射線検出器１０をＩＳＳ方式（表面読取方式）とする場合、無機着色剤は、有機着色剤よりも原子番号が大きく放射線を吸収しやすいため、シンチレータ７０により多くの放射線を到達させるためには、有機着色剤の方が好ましい。
【００６４】
なお、赤色光は、少しでも吸収することが好ましい。画素２０のサイズが小さい（例えば、１００μｍ以下）場合、より隣の画素２０で斜入光が受光され易くなる危険性が高まるため、着色剤の混入量を増加させて赤色光の吸収率を向上させることが好ましい。そのため、画素２０のサイズ等に応じて、着色剤の混入量を定めるようにすることが好ましい。
【００６５】
また、着色剤としては、顔料、染料等が挙げられる。なお、顔料は樹脂中に粒子として存在し、一方、染料は樹脂に溶融して存在する。
なお、長波長成分をよりカットするために、平坦化層１８にも上述の着色剤を混入するようにしてもよい。
【００６６】
次に、本実施形態に係る放射線検出器１０の製造工程の一例を説明する。
【００６７】
まず、図１０に示すように、基板１上に、第１信号配線層として、ゲート電極２、走査配線１０１を形成する。この第１信号配線層は、Ａｌ、Ａｌ合金等の低抵抗金属、もしくは高融点金属からなるバリアメタル層との積層膜からなり、膜厚が１００〜３００ｎｍ前後でスパッタリング法にて基板１上に堆積される。その後、フォトリソグラフィー技術にてレジスト膜のパターンニングを行う。その後、Ａｌ用のエッチャントによるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にて金属膜をパターンニングする。その後、レジストを除去することにより第１信号配線層が完成する。次に、第１信号配線層上に、絶縁膜１５、半導体活性層８、コンタクト層（図示省略）を順次堆積する。絶縁膜１５はＳｉＮｘからなり膜厚は２００〜６００ｎｍ、半導体活性層８はアモルファスシリコンからなり膜厚２０〜２００ｎｍ前後、コンタクト層は不純物添加アモルファスシリコンからなり膜厚１０〜１００ｎｍ前後で、Ｐ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法にて堆積する。その後、第１信号配線層と同様に、フォトリソグラフィー技術によりレジストのパターンニングを行う。その後、半導体活性層８と不純物添加半導体によるコンタクト層を絶縁膜１５に対し選択的にドライエッチングすることにより半導体活性領域を形成する。次に、絶縁膜１５、及び半導体活性層８の上層に、第２信号配線層として、信号配線３、ソース電極９、ドレイン電極１３、共通電極配線２５を形成する。この第２信号配線層は、第１信号配線層と同様に、Ａｌ、Ａｌ合金等の低抵抗金属、もしくは高融点金属からなるバリアメタル層との積層膜、またはＭｏ等の高融点金属膜単層からなり、膜厚が１００〜３００ｎｍ前後である。第１信号配線層と同様に、フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、Ａｌ用のエッチャントによるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にて金属膜をパターンニングする。その際、選択的にエッチング法を採用することにより絶縁膜１５は除去されない。ドライエッチ法にて、コンタクト層と半導体活性層８の一部を除去しチャネル領域を形成する。
【００６８】
次に、図１１に示すように、上記のように形成された層の上層に、ＴＦＴ保護膜層１１及び層間絶縁膜１２を順次形成する。ＴＦＴ保護膜層１１及び層間絶縁膜１２は無機材料単体の場合や、無機材料からなる保護絶縁膜と有機系材料からなる層間絶縁膜の積層により形成する場合や、有機系からなる層間絶縁膜単層により形成する場合がある。本実施の形態では、下層の共通電極配線２５と下部電極１４間との静電容量を抑制する一方で、ＴＦＴスイッチ４の特性を安定させるため感光性の層間絶縁膜１２と無機材料からなるＴＦＴ保護膜層１１の積層構造としており、例えば、ＣＶＤ成膜によりＴＦＴ保護膜層１１を形成し、塗布系材料である感光性の層間絶縁膜１２材料を塗布、プリベーク後、露光、現像のステップを通過後、焼成を行なって各層を形成する。次に、フォトリソグラフィー技術によりＴＦＴ保護膜層１１をパターンニングする。なお、ＴＦＴ保護膜１１を配置しない場合には、このステップは必要ない。
【００６９】
次に、図１２に示すように、上記の層の上層にＡｌ系材料もしくはＩＴＯ等の金属材料をスパッタリング法により堆積する。膜厚は２０〜２００ｎｍ前後である。フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、メタル用のエッチャント等によるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にてパターンニングして下部電極１４を形成する。次に、半導体層６を形成する。半導体層６が有機光電変換材料である場合は、例えば、ＣＶＤ法により形成すればよい。膜厚は３０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは、５０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下、特に好ましくは８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である。また、無機光電変換材料である場合は、ＣＶＤ法で下層より順にｎ＋、ｉ、ｐ＋の各層を堆積して半導体層６を形成する。膜厚は、例えばそれぞれｎ＋層５０〜５００ｎｍ、ｉ層０．２〜２μｍ、ｐ＋層５０〜５００ｎｍである。半導体層６は各層を順に積層してフォトリソグラフィー技術により、半導体層６をパターンニングし、ドライエッチ、もしくはウェットエッチによる下層の層間絶縁膜１２との選択エッチすることにより完成する。なお、ｎ＋、ｉ、ｐ＋の順で積層するのではなく、ｐ＋、ｉ、ｎ＋の順で積層し、ＰＩＮダイオードとしてもかまわない。
【００７０】
次に、図１３に示すように、ＣＶＤ法等で、半導体層６を覆うようにＳｉＮｘ膜からなる保護絶縁膜１７を堆積する。膜厚は１００〜３００nm前後である。フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、ドライエッチ法にてパターンニングし、開口部を形成する。ここでは、一例としてＣＶＤ成膜のＳｉＮｘを記載したが、絶縁材料であれば適用でき、ＳｉＮｘに限定するものではない。次に、上部電極７及び共通電極配線２５との接続部位を形成する。上部電極７及び共通電極配線２５との接続部位は上記のようにして形成された層の上層に、ＩＴＯ等の透明電極材料をスパッタリング法により堆積する。膜厚は２０〜２００ｎｍ前後である。フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、ＩＴＯ用のエッチャント等によるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にて上部電極７をパターンニングする。その際、選択的にエッチングを採用することにより、下層の保護絶縁膜１７はダメージを受けない。
【００７１】
次に、図１４に示すように、ＣＶＤ法等で、上部電極７及び保護絶縁膜１７を覆うようにＳｉＮｘ膜からなる平坦化層１８を堆積し、半導体層６等により生じている表面の凹凸を平坦化する。ここでは、一例としてＣＶＤ成膜のＳｉＮｘを記載したが、絶縁材料であれば適用でき、ＳｉＮｘに限定するものではない。さらに、平坦化層１８上の導電膜３０と、グランド配線３２及びグランド接続端子３４とを、ＩＴＯ等の透明導電材料を用いてスパッタリング法により形成する。★導電膜３０の膜厚は、数十ｎｍ〜数百ｎｍ以下、導抵抗値は１０１０Ω以下が好ましい。なお、導電膜３０の上に、さらに、保護膜等を設けてもよい。このようにして、光電変換基板６０が形成される。
【００７２】
光電変換基板６０が形成されると、次の工程では、図１５に示すように、グランド接続端子３４をグランドに接続した状態、すなわち、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続した状態で、光電変換基板６０（導電膜３０）の表面に、シンチレータ７０の密着性を向上させるための前処理として、表面処理を施す。表面処理としては、例えば、真空プラズマ処理や大気圧プラズマ処理、及びコロナ放電処理等が挙げられる。このように表面処理を行う際、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続しておくことにより、表面処理によって導電膜３０の表面に生じた電荷がグランドに流れるため、導電膜３０が帯電するのを防止することができる。従って、光電変換基板６０のセンサ部１０３の静電破壊を防止することができる。なお、表面処理としては、シンチレータ７０との密着性をより向上させられることから、真空プラズマ処理を行うことが好ましい。
【００７３】
次に、図１６に示すように、表面処理を施した光電変換基板６０の導電膜３０上に、シンチレータ７０を形成する。本実施の形態では、光電変換基板６０（導電膜３０）上に、真空蒸着等を用いて気相堆積法により、直接ＣｓＩ（Ｔｌ）より成るシンチレータ７０を形成する。本実施の形態では、光電変換基板６０上に結晶相を形成する際、まず、非柱状部７１が形成され、続いて柱状部７２が形成される。なお、本実施の形態では、シンチレータ７０を形成する工程においても、上述の表面処理を行う工程（図１５参照）と同様に、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続した状態で行っている。当該工程においては、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続した状態で行うことは必須ではないが、帯電による静電破壊の防止の観点からは、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続した状態で行うことが好ましい。
【００７４】
本実施の形態では、このようにして放射線検出器１０が完成する。本実施の形態では、放射線検出器１０の完成後に、グランド接続端子３４とグランドとの接続を分離し、導電膜３０をグランドと非接続の状態にする。なお、導電膜３０とグランドとを非接続にするタイミングは、放射線検出器１０の完成直後に限らず、放射線画像撮影装置１００の完成後等であってもよい。例えば、この後、放射線検出器１０に、スキャン信号制御装置１０４、信号検出回路１０５等を接続させる工程等を備えた放射線画像撮影装置１００の製造・完成まで時間がある場合等、放射線検出器１０を保管中や移動中等に光電変換基板６０が帯電する恐れがある場合は、放射線画像撮影装置１００の完成後等、所定のタイミングまで導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続した状態にしておくことが好ましい。また、放射線画像撮影装置１００の完成後も、帯電防止等のために、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランド（例えば、放射線画像撮影装置１００の筐体のフレームグランド）に接続させて用いてもよい。
【００７５】
以上、説明したように本実施の形態の放射線検出器１０の光電変換基板６０は、基板１上に形成されたＴＦＴスイッチ４及びセンサ部１０３の上面が平坦化層１８により平坦化されており、当該平坦化層１８の略全面（本実施の形態では画素領域２０Ａの全面）に帯電防止機能を有する導電膜３０が形成されている。導電膜３０は、グランド配線３２及びグランド接続端子３４と一体的に形成されており、グランド接続端子３４を介してグランドに接続可能に構成されている。また、光電変換基板６０（導電膜３０）の上には、シンチレータ７０が形成されており、シンチレータ７０は、光電変換基板６０に近い方から非柱状部７１及び柱状部７２を備えている。
【００７６】
このように本実施の形態では、導電膜３０がグランド接続端子３４を介してグランドに接続可能に構成されているため、シンチレータ７０との密着性を向上させるための光電変換基板６０（導電膜３０）の表面に対する表面処理を、導電膜３０をグランドに接続した状態で行うことができる。表面処理により生じ出た電荷がグランドに流れるため、光電変換基板６０（導電膜３０）の帯電を防止することができる。従って、帯電による、センサ部１０３の静電破壊を防止することができる。また、帯電を防止することができるため、表面処理として真空プラズマ処理を用いることができるため、光電変換基板６０とシンチレータ７０との密着性をより向上させることができる。
【００７７】
なお、上記本実施の形態では、光電変換基板６０にシンチレータ７０を直接蒸着により形成する場合について説明したがこれに限らず、別途形成したシンチレータ７０を、接着樹脂等を用いて光電変換基板６０に貼りあわせるようにしてもよい。このように貼りあわせる場合においても、密着性の向上等のために光電変換基板６０（導電膜３０）の表面に表面処理を行う際には、上述と同様に、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続することにより、帯電を防止することができ、センサ部１０３の静電破壊を防止することができる。
【００７８】
また、上記本実施の形態では、光電変換基板６０を用いたが、フレキシブル基板を用いてもよい。フレキシブル基板としては、近年開発されたフロート法による超薄板ガラスを基材として用いたものを適用することが、放射線の透過率を向上させるうえで好ましい。なお、この際に適用できる超薄板ガラスについては、例えば、「旭硝子株式会社、"フロート法による世界最薄０．１ミリ厚の超薄板ガラスの開発に成功"、[online]、[平成２３年８月２０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.agc.com/news/2011/0516.pdf＞」に開示されている。
【００７９】
その他、上記本実施の形態で説明した光電変換基板６０、放射線検出器１０、及び放射線画像撮影装置１００等の構成、動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。
【００８０】
また、上記本実施の形態で説明した放射線は、特に限定されるものではなく、Ｘ線やγ線等を適用することができる。
【００８１】
なお、本発明は、センサ部１０３に半導体層６を用いた場合について説明したがこれに限らず、ＣＭＯＳセンサを適用することもできる。
【符号の説明】
【００８２】
４ ＴＦＴスイッチ
１０ 放射線検出器
３０ 導電膜
３４ グランド接続端子
６０ 光電変換基板
７０ シンチレータ
１００ 放射線画像撮影装置
１０３ センサ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換基板、放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び放射線検出器の製造方法に係り、特に、放射線画像の撮影等に用いられる光電変換基板、放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び放射線検出器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射線画像の撮影を行うための放射線画像撮影装置として、放射線照射装置から照射され、被写体を透過した放射線を放射線検出器により検出する放射線画像撮影装置が知られている。このような放射線画像撮影装置の放射線検出器として、照射された放射線を光に変換する蛍光体等のシンチレータと、シンチレータにより変換された光が照射されることにより電荷を発生する光電変換素子及び当該光電変換素子で発生した電荷を読み出すスイッチング素子を各々備えた画素により構成される光電変換基板と、を備えたものが知られている。
【０００３】
このような放射線検出器は、光電変換基板上にシンチレータが設けられるため、光電変換基板とシンチレータとの密着性を向上させるための技術が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、光電変換素子を保護する保護層と、シンチレータとの間に、熱伝導率が高くシンチレータとの接合力が強い金属層又は金属化合物層の分離防止層を設けることにより、保護層とシンチレータとを分離しにくくする技術が記載されている。
【０００５】
また、光電変換基板の表面に、密着性を向上させるためのプラズマ処理等の表面処理を行うことが一般的に行われている。例えば、特許文献２には、光電変換素子を備えたセンサパネル上に配された蛍光体下地層の表面を大気圧プラズマ処理し、当該蛍光体下地層表面上に蛍光体層を形成することにより、蛍光体層の密着不良による剥がれを防止する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７４８４６号公報
【特許文献２】特開２００４−３２５４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光電変換基板の表面に上述のように表面処理を行う際に、光電変換基板の表面が帯電することにより、光電変換素子の静電破壊が引き起こされる場合がある。例えば、表面処理として、大気圧中でプラズマ処理を行う場合は、空気があるため帯電しづらく、静電破壊を引き起す恐れが少ないが、真空中でプラズマ処理を行う場合、帯電による静電破壊を引き起こす恐れが大きい。
【０００８】
また、表面処理を行う際だけではなく、光電変換基板の表面が帯電してしまうと、同様に静電破壊が引き起こされる場合がある。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するために成されたものであり、光電変換素子の静電破壊を防止することができる、光電変換基板、放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び放射線検出器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の光電変換基板は、基板上に形成されたスイッチング素子、及び前記スイッチング素子により照射された光に応じて発生した電荷が読み出される光電変換素子を含むセンサ部、を各々備えた複数の画素と、前記スイッチング素子及び前記センサ部が設けられた前記基板の表面を平坦化する平坦化層と、前記平坦化層上の全面に形成された帯電防止膜と、前記帯電防止膜をグランドに接続するための接続部と、を備える。
【００１１】
一般に、光電変換基板では、その表面にシンチレータ等の発光層を形成し、放射線検出器を製造する際に、発光層との密着性を向上させるために、発光層と密着させる表面に対して、プラズマ処理等の表面処理が行われる。当該表面処理の際に、特に真空プラズマ処理の際に、表面処理を施している光電変換基板の表面が帯電し、蓄積された電荷により、スイッチング素子等の静電破壊を引き起こす場合がある。
【００１２】
本発明の光電変換基板は、スイッチング素子及びセンサ部が設けられた前記基板の表面を平坦化する平坦化層と、平坦化層上の全面に形成された帯電防止膜と、帯電防止膜をグランドに接続するための接続部と、を備えているため、上述のように表面処理を行う場合、接続部を介して帯電防止膜をグランドに接続することにより、表面に蓄積された電荷がグランドに流れるため、光電変換基板の表面の帯電が防止される。従って、光電変換素子の静電破壊を防止することができる。また、上述の表面処理を行う場合のみならず、当該接続部を介して帯電防止膜をグランドに接続することにより、外部からのノイズ（電磁波等）の影響を低減することができる。
【００１３】
また、本発明は、請求項２に記載の発明のように、前記帯電防止膜は、照射された光の予め定められた長波長成分を吸収することが好ましい。
【００１４】
一般に長波長成分は、短波長成分よりも屈折しづらく、隣接する画素に斜入光が入射する可能性が高い。このように隣接する画素に斜入光が入射すると、放射線画像に画像ボケが生じる要因となる。これに対して本発明では、帯電防止膜で照射された光の予め定められた長波長成分（例えば赤色光）を吸収することにより、当該長波長成分が隣接する画素に入射するのを抑制することができる。
【００１５】
また、本発明は、請求項３に記載の発明のように、前記光電変換素子は、キナクリドンより成る有機光電変換素子であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、請求項４に記載の発明のように、前記帯電防止膜は、光透過性を有することが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、請求項５に記載の発明のように、前記接続部を介して、前記帯電防止膜がグランドに接続されていることが好ましい。
【００１８】
請求項６に記載の放射線検出器は、前記請求項１から前記請求項５のいずれか１項に記載の前記光電変換基板と、前記光電変換基板の前記帯電防止膜上に設けられ、かつ、照射された放射線の線量に応じて発光する発光層と、を備える。
【００１９】
請求項７に記載の放射線検出器は、前記発光層は、アルカリハライド系柱状結晶より成ることが好ましい。
【００２０】
請求項８に記載の放射線画像撮影装置は、前記請求項６または前記請求項７に記載の放射線検出器と、放射線の照射に応じて前記放射線検出器で発生した電荷を読み出して、放射線画像を撮影する撮影手段と、を備える。
【００２１】
請求項９に記載の放射線検出器の製造方法は、前記請求項１から前記請求項５のいずれか１項に記載の光電変換基板の帯電防止膜を接続部を介してグランドに接続する工程と、前記帯電防止膜がグランドに接続された状態で、前記光電変換基板の前記帯電防止膜が設けられた表面に表面処理する工程と、前記表面処理が成された前記光電変換基板の前記帯電防止膜上に発光層を形成する工程と、を備える。
【００２２】
また、本発明は、請求項１０に記載の発明のように、前記発光層を形成する工程は、前記帯電防止膜がグランドに接続された状態で行われることが好ましい。
【００２３】
また、本発明は、請求項１１に記載の発明のように、前記発光層は、前記光電変換基板上に発光層を蒸着することにより形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
このように、本発明によれば、光電変換素子の静電破壊を防止することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図である。
【図２】本実施の形態に係るシンチレータの一例を示す概略構成図である。
【図３】本実施の形態に係る光電変換基板上の放射線検出器の１画素単位の構造の一例を示す平面図である。
【図４】図３に示した放射線検出器のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３に示した放射線検出器のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】ＣｓＩ（Ｔｌ）の発光特性及びキナクリドンの吸収波長範囲を示すグラフである。
【図７】本実施の形態に係る放射線検出器に入射する短波長成分を説明するための説明図である。
【図８】本実施の形態に係る放射線検出器に入射する長波長成分を説明するための説明図である。
【図９】ＩＴＯの屈折率を示すグラフである。
【図１０】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程を説明するための説明図（断面図）である。
【図１１】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程の図１０に示した工程の次の工程を説明するための説明図（断面図）である。
【図１２】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程の図１１に示した工程の次の工程を説明するための説明図（断面図）である。
【図１３】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程の図１２に示した工程の次の工程を説明するための説明図（断面図）である。
【図１４】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程の図１３に示した工程の次の工程を説明するための説明図（断面図）である。
【図１５】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程の図１４に示した工程の次の工程を説明するための説明図（断面図）である。
【図１６】本実施の形態に係る放射線検出器の製造工程の図１５に示した工程の次の工程を説明するための説明図（断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、各図面を参照して本実施の形態の一例について説明する。
【００２７】
本実施の形態の光電変換基板を備えた放射線検出器を用いた放射線画像撮影装置の概略構成について説明する。図１は、本実施の形態の光電変換基板を備えた放射線検出器を用いた放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す全体構成図である。なお、図１では、シンチレータ７０（詳細後述）の記載が省略されている。
【００２８】
本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００は、間接変換方式の放射線検出器１０と、走査配線駆動装置１０４と、信号検出回路１０５と、制御装置１０６と、を備えている。本実施の形態の放射線検出器１０は、光電変換基板６０及びシンチレータ７０を備えている。
【００２９】
まず、シンチレータ７０について説明する。本実施の形態のシンチレータ７０の一例の概略構成図を図２に示す。シンチレータ７０は、照射された放射線を光に変換して、光を出射する。すなわち、本実施の形態のシンチレータ７０は、照射された放射線の線量に応じて発光する機能を有している。
【００３０】
シンチレータ７０には、例えば、ＣｓＩ（Ｔｌ）、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）、ＮａＩ：Ｔｌ（タリウム賦活ヨウ化ナトリウム）、ＣｓＩ：Ｎａ（ナトリウム賦活ヨウ化セシウム）からなる結晶を用いることができるが、シンチレータ７０は、これらの材料からなるものに限られるものではない。なお、これらのなかでも、発光スペクトルがａ−Ｓｉフォトダイオードの分光感度の極大値（５５０ｎｍ付近）と適合する点、及び、湿度による経時的な劣化が生じがたいという点で、ＣｓＩ（Ｔｌ）を用いてなるものが好ましい。
【００３１】
また、シンチレータ７０が発する光の波長域は、可視光域（波長３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）であることが好ましく、放射線画像検出器１００によってモノクロ撮像を可能とするためには、緑色の波長域（４９５ｎｍ〜５７０ｎｍ）を含んでいることがより好ましい。
【００３２】
シンチレータ７０に用いる蛍光体としては、具体的には、放射線としてＸ線を用いて撮像する場合、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を含むものが好ましく、Ｘ線照射時の発光スペクトルが、例えば、４２０ｎｍ〜７００ｎｍにあるＣｓＩ（Ｔｌ）を用いることが特に好ましい。なお、ＣｓＩ（Ｔｌ）の可視光域における発光ピーク波長は５６５ｎｍである。
【００３３】
また発光効率等の観点から、柱状結晶、特にアルカリハライド系柱状結晶からなることが好ましい。本実施の形態では、具体的一例として、ＣｓＩ（Ｔｌ）の柱状結晶からなるシンチレータ７０を用いている。図２に示した本実施の形態のシンチレータ７０は、ＣｓＩ（Ｔｌ）の非柱状結晶から成る非柱状部７１と、柱状結晶から成る柱状部７２とにより構成されている。なお、非柱状部７１側が、光電変換基板６０側にあたる（図４、図５参照）。
【００３４】
柱状部７２においては、各柱状結晶内で光が発生し、効率よい発光が得られるとともに、柱状結晶の間隙が光のガイドとなって光拡散を抑制することで放射線画像のボケが抑制される。さらに、深部まで到達した光も、非柱状結晶からなる非柱状部７１において反射され、発光の検出効率が向上するとともに、光電変換基板６０との密着性が向上する。
図２に示すように、シンチレータ７０の柱状部７２の厚みをｔ１とし、非柱状部７１の厚みをｔ２としたとき、ｔ１とｔ２との関係が下記（１）式を満たすことが好ましい。
【００３５】
０．０１≦（ｔ２／ｔ１）≦０．２５ ・・・（１）
【００３６】
柱状部７２の厚みｔ１と非柱状部７１領域の厚みｔ２とが上記（１）式を満たすことで、シンチレータ７０の厚さ方向における発光効率、光の拡散防止及び光が反射される領域が好適な範囲となり、光の発光効率、光の検出効率と画像の解像度がより向上する。非柱状部７１の厚みｔ２が厚すぎる場合には、発光効率の低い領域が増え、感度の低下が懸念される。そのような観点から、（ｔ２／ｔ１）は０．０２以上０．１以下の範囲であることがより好ましい。
【００３７】
また、非柱状部７１の非柱状結晶の結晶径は０．２μｍ以上７．０μｍ以下であることが、効率的な反射を与える観点から好ましく、１．０μｍ以上６．０μｍ以下であることがより好ましい。また、非柱状結晶の結晶形状は、反射効率の観点から、略球状であることが好ましく、非柱状部７１は、球状に近い結晶(略球状結晶）の集合体で構成されることが好ましい。
【００３８】
次に、本実施の形態の光電変換基板６０について説明する。図１に示すように、本実施の形態の光電変換基板６０には、後述する上部電極、半導体層、及び下部電極を備え、照射された放射線をシンチレータ７０で変換した光を受けて電荷を蓄積するセンサ部１０３と、センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素２０が２次元状（マトリックス状）に複数設けられている。
【００３９】
画素２０は、一方向（図１の横方向、以下「行方向」ともいう）及び当該行方向に対する交差方向（図１の縦方向、以下「列方向」ともいう）にマトリクス状に複数配置されている。図１では、画素２０の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素２０は行方向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている。以下では、画素２０が形成されている光電変換基板６０の領域を画素領域２０Ａという。
【００４０】
また、光電変換基板６０には、上記ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数の走査配線１０１と、上記センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線３と、が互いに交差して設けられている。
【００４１】
各信号配線３には、当該信号配線３に接続された何れかの画素２０のＴＦＴスイッチ４がＯＮされることによりセンサ部１０３に蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。各信号配線３には、各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されており、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするためのスキャン信号を出力するスキャン信号制御装置１０４が接続されている。
【００４２】
信号検出回路１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路（図示省略）を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅して検出することにより、放射線画像を構成する各画素２０の情報として、各センサ部１０３に蓄積された電荷量を検出する。ここで電気信号の「検出」とは、電気信号をサンプリングすることを表している。
【００４３】
この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御装置１０４には、信号検出回路１０５において検出された電気信号に所定の処理を施すとともに、信号検出回路１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、スキャン信号制御装置１０４に対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する制御装置１０６が接続されている。
【００４４】
次に、図３〜図５を参照して、本実施の形態に係る光電変換基板６０についてさらに詳細に説明する。なお、図３には、本実施の形態に係る光電変換基板６０上の放射線検出器の１画素単位の構造を示す平面図が示されており、図４には、図３のＡ−Ａ線断面図が示されており、図５には、図３のＢ−Ｂ線断面図が示されている。
【００４５】
図４及び図５に示すように、本実施の形態の放射線検出器は、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、走査配線１０１、ゲート電極２が形成されており、走査配線１０１とゲート電極２は接続されている（図３参照。）。走査配線１０１及びゲート電極２が形成された配線層（以下、この配線層を「第１信号配線層」ともいう。）は、Ａｌ若しくはＣｕ、またはＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されているが、これらに限定されるものではない。
【００４６】
この走査配線１０１及びゲート電極２上には、走査配線１０１及びゲート電極２を覆い一面に絶縁膜１５が形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）成膜により形成される。
【００４７】
絶縁膜１５上のゲート電極２上には、半導体活性層８が島状に形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
【００４８】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３、及び当該信号配線３と並行に共通電極配線２５が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続されている。信号配線３、ソース電極９、及び共通電極配線２５が形成された配線層（以下、この配線層を「第２信号配線層」ともいう。）は、Ａｌ若しくはＣｕ、またはＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜が用いて形成されるが、これらに限定されるものではない。
【００４９】
このソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間にはコンタクト層（図示省略）が形成されている。このコンタクト層は、不純物添加アモルファスシリコン等の不純物添加半導体からなる。これらによりスイッチング用のＴＦＴスイッチ４が構成される。
【００５０】
そして、これら半導体活性層８、ソース電極９、ドレイン電極１３、信号配線３、及び共通電極配線２５を覆い、基板１上の画素２０が設けられた画素領域２０Ａのほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴ保護膜層１１が形成されている。このＴＦＴ保護膜層１１は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。
【００５１】
このＴＦＴ保護膜層１１上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、低誘電率（比誘電率εｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料等）により１〜４μｍの膜厚で形成されている。本実施の形態に係る放射線検出器１０では、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的にこのような材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。これにより、上層に配置される半導体層６の形状が平坦化されるため、半導体層６の凹凸による吸収効率の低下や、リーク電流の増加を抑制することができる。この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層１１には、ドレイン電極１３と対向する位置、及び走査配線１０１が形成された領域の照射面側の位置に各々コンタクトホール１６、及びコンタクトホール２２Ａが形成されている。
【００５２】
層間絶縁膜１２上には、コンタクトホール１６を埋めつつ、画素領域２０Ａを覆うようにセンサ部１０３の下部電極１４が形成されており、この下部電極１４は、ＴＦＴスイッチ４のドレイン電極１３と接続されている。この下部電極１４は、後述する半導体層６が１μｍ前後と厚い場合には導電性があれば材料に制限がほとんどない。このため、Ａｌ系材料、ＩＴＯ（酸化スズインジウム）など導電性の金属を用いて形成すれば問題ない。
【００５３】
一方、半導体層６の膜厚が薄い場合（０．２〜０．５μｍ前後）、半導体層６での光の吸収が十分でないため、ＴＦＴスイッチ４への光照射によるリーク電流の増加を防ぐため、遮光性メタルを主体とする合金、もしくは積層膜とすることが好ましい。
【００５４】
下部電極１４上には、フォトダイオード（光電変換素子）として機能する半導体層６が形成されている。本実施の形態では、半導体層６として、ＰＩＮ構造のフォトダイオードを採用しており、下層からｎ＋層、ｉ層、ｐ＋層を順に積層して形成する。
【００５５】
なお、半導体層６は、有機光電変換素子とすることが好ましい。有機光電変換素子としては、シンチレータ７０で発光した光を最も効率良く吸収するために、その吸収ピーク波長が、シンチレータ７０の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長とシンチレータ７０の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければシンチレータ７０から発された光を十分に吸収することが可能である。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、シンチレータ７０の放射線に対する発光ピーク波長との差が、１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。
【００５６】
このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えば、キナクリドン系有機化合物及びフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。図６に示すように、ＣｓＩ（Ｔｌ）は、発光ピーク波長が５６５ｎｍであるが、発光した光に幅広い波長域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の光が含まれる。一方、キナクリドンは、４３０ｎｍ〜６２０ｎｍの波長域の光に対して感度を有する。キナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は５６０ｎｍであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、シンチレータ７０の材料としてＣｓＩ（Ｔｌ）を用いれば、上記ピーク波長の差を５ｎｍ以内にすることが可能となり、光電変換膜４で発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。そのため、半導体層６には、キナクリドンよりなる有機光電変換材料を用いることがより好ましい。
【００５７】
なお、本実施の形態では、下部電極１４を半導体層６よりも大きくしている。なお、半導体層６の膜厚が薄い場合（例えば、０．５μｍ以下の場合）には、ＴＦＴスイッチ４への光入射を防ぐ目的で、遮光性金属を配置してＴＦＴスイッチ４を覆うことが好ましい。
【００５８】
好ましくは、デバイス内部の光の乱反射によるＴＦＴスイッチ４への光進入を抑制するため、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部から遮光性金属からなる下部電極１４の端部への間隔を５μｍ以上確保している。
【００５９】
層間絶縁膜１２及び半導体層６上には、各半導体層６部分で開口を持つように保護絶縁膜１７が形成されている。そして、半導体層６及び保護絶縁膜１７上には、少なくとも保護絶縁膜１７の開口部を覆うように上部電極７が形成されている。この上部電極７には、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）等の光透過性の高い材料を用いている。本実施の形態では、上部電極７は、下層に配置された、上部電極７にバイアス電圧を供給するための共通電極配線２５と接続する導電部材も兼ねている。図５に示すように、共通電極配線２５は、第１の層間絶縁膜１２に設けられたコンタクトホール２２Ａを介して下部電極１４の層に形成されたコンタクトパッド２４と接続され、さらに保護絶縁膜１７に設けられたコンタクトホール２２Ｂ上を上部電極７で覆うことで、上部電極７と共通電極配線２５とが電気的に接続されている。なお、上部電極７と、共通電極配線２５に接続する導電部材とは別層の金属で形成してもかまわない。
【００６０】
また、上部電極7及び保護絶縁膜１７上には、表面を平坦化するための平坦化層１８が形成されている。平坦化層１８は、絶縁層であり、例えば、ＳｉＮＸ 等よりなっており、１μｍ〜１０μｍの厚みを有している。さらに、平坦化された平坦化層１８の上には、導電膜３０が形成されている。本実施の形態の導電膜３０は、帯電防止機能を有しており、特に、光電変換基板６０上にシンチレータ７０を形成する場合に光電変換基板６０（導電膜３０）の表面に表面処理を施す際等にグランドと接続することにより、光電変換基板６０（導電膜３０）の表面が帯電するのを防止する機能を有している。光電変換基板６０（導電膜３０）の表面が帯電すると、光電変換基板６０のセンサ部１０３が静電破壊を引き起こす場合がある。そのため、本実施の形態の導電膜３０は、平坦化層１８の全面（略全面も含む）、本実施の形態では画素領域２０Ａの全面にわたり、形成されている。導電膜３０の材質としては、ＩＴＯや有機導電性ポリマーフィルム等が挙げられる。導電膜３０の膜厚及び抵抗値は、帯電防止機能の観点から定められる。具体的一例としては、膜厚は数十ｎｍ〜数百ｎｍ、抵抗値は１０１０Ω以下が挙げられる。
【００６１】
本実施の形態の導電膜３０は、上述のように帯電防止の機能のため、グランド配線３２を介してグランド接続端子３４に接続されている。当該グランド接続端子３４は、グランドに接続するためのものである。なお、グランド接続端子３４は、グランド配線３２をグランドに接続する機能を有していればその構成、形状は特に限定されるものではなく、パッドや電極等であってもよい。本実施の形態のグランド接続端子３４は、画素領域２０Ａの外部、かつ基板１の端部領域に設けられている。なお、本実施の形態では、グランド配線３２及びグランド接続端子３４は、導電膜３０と一体的に形成される。
【００６２】
また、本実施の形態の導電膜３０は、シンチレータ７０の発光波長の長波長成分の一部を吸収する機能を有している。光電変換基板６０（導電膜３０）に斜入光が入射すると、隣の画素２０で受光され易い。図７に示すように、短波長成分（例えば、青色光や緑色光）は、屈折しやすいため、隣接する画素２０のセンサ部１０３で受光されないが、図８に示すように、長波長成分（例えば、赤色光）は、屈折し難いため、隣接する画素２０のセンサ部１０３で受光され易く、画像ボケが生じる場合がある。
【００６３】
また、図９に導電膜３０の具体的一例であるＩＴＯの屈折率を示すが、シンチレータ７０の具体的一例である、ＣｓＩの発光域においては、ＩＴＯの屈折率はＣｓＩの屈折率（１．７７）と殆ど変わらない。ＣｓＩの発光のピーク波長は５５０ｎｍであり、このときのＩＴＯの屈折率は〜１．７５なので、略同一とみなせる。従って、斜入光でもピーク波長域では、材料差による屈折は生じずに進むことになる。本実施の形態の導電膜３０は、このような斜入光となる長波長成分をカットする機能を有している。そのため、本実施の形態の導電膜３０では、長波長成分をカットするための着色剤を混入している。具体的一例としては、図６に示したキナクリドンの吸収波長領域外の長波長成分（赤色光：波長６２０ｎｍ〜７５０ｎｍ）をカットする場合は、シアン系の着色剤を混入すればよい。無機青色顔料としては、ウルトラマリン青、及びプロシア青（フェロシアン化鉄カリ）等が挙げられる。また、有機青色顔料としては、フタロシアニン、アントラキノン、インジゴイド、及びカルボニウム等が挙げられる。なお、放射線検出器１０をＩＳＳ方式（表面読取方式）とする場合、無機着色剤は、有機着色剤よりも原子番号が大きく放射線を吸収しやすいため、シンチレータ７０により多くの放射線を到達させるためには、有機着色剤の方が好ましい。
【００６４】
なお、赤色光は、少しでも吸収することが好ましい。画素２０のサイズが小さい（例えば、１００μｍ以下）場合、より隣の画素２０で斜入光が受光され易くなる危険性が高まるため、着色剤の混入量を増加させて赤色光の吸収率を向上させることが好ましい。そのため、画素２０のサイズ等に応じて、着色剤の混入量を定めるようにすることが好ましい。
【００６５】
また、着色剤としては、顔料、染料等が挙げられる。なお、顔料は樹脂中に粒子として存在し、一方、染料は樹脂に溶融して存在する。
なお、長波長成分をよりカットするために、平坦化層１８にも上述の着色剤を混入するようにしてもよい。
【００６６】
次に、本実施形態に係る放射線検出器１０の製造工程の一例を説明する。
【００６７】
まず、図１０に示すように、基板１上に、第１信号配線層として、ゲート電極２、走査配線１０１を形成する。この第１信号配線層は、Ａｌ、Ａｌ合金等の低抵抗金属、もしくは高融点金属からなるバリアメタル層との積層膜からなり、膜厚が１００〜３００ｎｍ前後でスパッタリング法にて基板１上に堆積される。その後、フォトリソグラフィー技術にてレジスト膜のパターンニングを行う。その後、Ａｌ用のエッチャントによるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にて金属膜をパターンニングする。その後、レジストを除去することにより第１信号配線層が完成する。次に、第１信号配線層上に、絶縁膜１５、半導体活性層８、コンタクト層（図示省略）を順次堆積する。絶縁膜１５はＳｉＮｘからなり膜厚は２００〜６００ｎｍ、半導体活性層８はアモルファスシリコンからなり膜厚２０〜２００ｎｍ前後、コンタクト層は不純物添加アモルファスシリコンからなり膜厚１０〜１００ｎｍ前後で、Ｐ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法にて堆積する。その後、第１信号配線層と同様に、フォトリソグラフィー技術によりレジストのパターンニングを行う。その後、半導体活性層８と不純物添加半導体によるコンタクト層を絶縁膜１５に対し選択的にドライエッチングすることにより半導体活性領域を形成する。次に、絶縁膜１５、及び半導体活性層８の上層に、第２信号配線層として、信号配線３、ソース電極９、ドレイン電極１３、共通電極配線２５を形成する。この第２信号配線層は、第１信号配線層と同様に、Ａｌ、Ａｌ合金等の低抵抗金属、もしくは高融点金属からなるバリアメタル層との積層膜、またはＭｏ等の高融点金属膜単層からなり、膜厚が１００〜３００ｎｍ前後である。第１信号配線層と同様に、フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、Ａｌ用のエッチャントによるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にて金属膜をパターンニングする。その際、選択的にエッチング法を採用することにより絶縁膜１５は除去されない。ドライエッチ法にて、コンタクト層と半導体活性層８の一部を除去しチャネル領域を形成する。
【００６８】
次に、図１１に示すように、上記のように形成された層の上層に、ＴＦＴ保護膜層１１及び層間絶縁膜１２を順次形成する。ＴＦＴ保護膜層１１及び層間絶縁膜１２は無機材料単体の場合や、無機材料からなる保護絶縁膜と有機系材料からなる層間絶縁膜の積層により形成する場合や、有機系からなる層間絶縁膜単層により形成する場合がある。本実施の形態では、下層の共通電極配線２５と下部電極１４間との静電容量を抑制する一方で、ＴＦＴスイッチ４の特性を安定させるため感光性の層間絶縁膜１２と無機材料からなるＴＦＴ保護膜層１１の積層構造としており、例えば、ＣＶＤ成膜によりＴＦＴ保護膜層１１を形成し、塗布系材料である感光性の層間絶縁膜１２材料を塗布、プリベーク後、露光、現像のステップを通過後、焼成を行なって各層を形成する。次に、フォトリソグラフィー技術によりＴＦＴ保護膜層１１をパターンニングする。なお、ＴＦＴ保護膜１１を配置しない場合には、このステップは必要ない。
【００６９】
次に、図１２に示すように、上記の層の上層にＡｌ系材料もしくはＩＴＯ等の金属材料をスパッタリング法により堆積する。膜厚は２０〜２００ｎｍ前後である。フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、メタル用のエッチャント等によるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にてパターンニングして下部電極１４を形成する。次に、半導体層６を形成する。半導体層６が有機光電変換材料である場合は、例えば、ＣＶＤ法により形成すればよい。膜厚は３０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは、５０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下、特に好ましくは８０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下である。また、無機光電変換材料である場合は、ＣＶＤ法で下層より順にｎ＋、ｉ、ｐ＋の各層を堆積して半導体層６を形成する。膜厚は、例えばそれぞれｎ＋層５０〜５００ｎｍ、ｉ層０．２〜２μｍ、ｐ＋層５０〜５００ｎｍである。半導体層６は各層を順に積層してフォトリソグラフィー技術により、半導体層６をパターンニングし、ドライエッチ、もしくはウェットエッチによる下層の層間絶縁膜１２との選択エッチすることにより完成する。なお、ｎ＋、ｉ、ｐ＋の順で積層するのではなく、ｐ＋、ｉ、ｎ＋の順で積層し、ＰＩＮダイオードとしてもかまわない。
【００７０】
次に、図１３に示すように、ＣＶＤ法等で、半導体層６を覆うようにＳｉＮｘ膜からなる保護絶縁膜１７を堆積する。膜厚は１００〜３００nm前後である。フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、ドライエッチ法にてパターンニングし、開口部を形成する。ここでは、一例としてＣＶＤ成膜のＳｉＮｘを記載したが、絶縁材料であれば適用でき、ＳｉＮｘに限定するものではない。次に、上部電極７及び共通電極配線２５との接続部位を形成する。上部電極７及び共通電極配線２５との接続部位は上記のようにして形成された層の上層に、ＩＴＯ等の透明電極材料をスパッタリング法により堆積する。膜厚は２０〜２００ｎｍ前後である。フォトリソグラフィー技術にてパターンニングを行い、ＩＴＯ用のエッチャント等によるウェットエッチ法か、ドライエッチ法にて上部電極７をパターンニングする。その際、選択的にエッチングを採用することにより、下層の保護絶縁膜１７はダメージを受けない。
【００７１】
次に、図１４に示すように、ＣＶＤ法等で、上部電極７及び保護絶縁膜１７を覆うようにＳｉＮｘ膜からなる平坦化層１８を堆積し、半導体層６等により生じている表面の凹凸を平坦化する。ここでは、一例としてＣＶＤ成膜のＳｉＮｘを記載したが、絶縁材料であれば適用でき、ＳｉＮｘに限定するものではない。さらに、平坦化層１８上の導電膜３０と、グランド配線３２及びグランド接続端子３４とを、ＩＴＯ等の透明導電材料を用いてスパッタリング法により形成する。★導電膜３０の膜厚は、数十ｎｍ〜数百ｎｍ以下、導抵抗値は１０１０Ω以下が好ましい。なお、導電膜３０の上に、さらに、保護膜等を設けてもよい。このようにして、光電変換基板６０が形成される。
【００７２】
光電変換基板６０が形成されると、次の工程では、図１５に示すように、グランド接続端子３４をグランドに接続した状態、すなわち、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続した状態で、光電変換基板６０（導電膜３０）の表面に、シンチレータ７０の密着性を向上させるための前処理として、表面処理を施す。表面処理としては、例えば、真空プラズマ処理や大気圧プラズマ処理、及びコロナ放電処理等が挙げられる。このように表面処理を行う際、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続しておくことにより、表面処理によって導電膜３０の表面に生じた電荷がグランドに流れるため、導電膜３０が帯電するのを防止することができる。従って、光電変換基板６０のセンサ部１０３の静電破壊を防止することができる。なお、表面処理としては、シンチレータ７０との密着性をより向上させられることから、真空プラズマ処理を行うことが好ましい。
【００７３】
次に、図１６に示すように、表面処理を施した光電変換基板６０の導電膜３０上に、シンチレータ７０を形成する。本実施の形態では、光電変換基板６０（導電膜３０）上に、真空蒸着等を用いて気相堆積法により、直接ＣｓＩ（Ｔｌ）より成るシンチレータ７０を形成する。本実施の形態では、光電変換基板６０上に結晶相を形成する際、まず、非柱状部７１が形成され、続いて柱状部７２が形成される。なお、本実施の形態では、シンチレータ７０を形成する工程においても、上述の表面処理を行う工程（図１５参照）と同様に、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続した状態で行っている。当該工程においては、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続した状態で行うことは必須ではないが、帯電による静電破壊の防止の観点からは、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続した状態で行うことが好ましい。
【００７４】
本実施の形態では、このようにして放射線検出器１０が完成する。本実施の形態では、放射線検出器１０の完成後に、グランド接続端子３４とグランドとの接続を分離し、導電膜３０をグランドと非接続の状態にする。なお、導電膜３０とグランドとを非接続にするタイミングは、放射線検出器１０の完成直後に限らず、放射線画像撮影装置１００の完成後等であってもよい。例えば、この後、放射線検出器１０に、スキャン信号制御装置１０４、信号検出回路１０５等を接続させる工程等を備えた放射線画像撮影装置１００の製造・完成まで時間がある場合等、放射線検出器１０を保管中や移動中等に光電変換基板６０が帯電する恐れがある場合は、放射線画像撮影装置１００の完成後等、所定のタイミングまで導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続した状態にしておくことが好ましい。また、放射線画像撮影装置１００の完成後も、帯電防止等のために、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランド（例えば、放射線画像撮影装置１００の筐体のフレームグランド）に接続させて用いてもよい。
【００７５】
以上、説明したように本実施の形態の放射線検出器１０の光電変換基板６０は、基板１上に形成されたＴＦＴスイッチ４及びセンサ部１０３の上面が平坦化層１８により平坦化されており、当該平坦化層１８の略全面（本実施の形態では画素領域２０Ａの全面）に帯電防止機能を有する導電膜３０が形成されている。導電膜３０は、グランド配線３２及びグランド接続端子３４と一体的に形成されており、グランド接続端子３４を介してグランドに接続可能に構成されている。また、光電変換基板６０（導電膜３０）の上には、シンチレータ７０が形成されており、シンチレータ７０は、光電変換基板６０に近い方から非柱状部７１及び柱状部７２を備えている。
【００７６】
このように本実施の形態では、導電膜３０がグランド接続端子３４を介してグランドに接続可能に構成されているため、シンチレータ７０との密着性を向上させるための光電変換基板６０（導電膜３０）の表面に対する表面処理を、導電膜３０をグランドに接続した状態で行うことができる。表面処理により生じ出た電荷がグランドに流れるため、光電変換基板６０（導電膜３０）の帯電を防止することができる。従って、帯電による、センサ部１０３の静電破壊を防止することができる。また、帯電を防止することができるため、表面処理として真空プラズマ処理を用いることができるため、光電変換基板６０とシンチレータ７０との密着性をより向上させることができる。
【００７７】
なお、上記本実施の形態では、光電変換基板６０にシンチレータ７０を直接蒸着により形成する場合について説明したがこれに限らず、別途形成したシンチレータ７０を、接着樹脂等を用いて光電変換基板６０に貼りあわせるようにしてもよい。このように貼りあわせる場合においても、密着性の向上等のために光電変換基板６０（導電膜３０）の表面に表面処理を行う際には、上述と同様に、導電膜３０をグランド接続端子３４を介してグランドに接続することにより、帯電を防止することができ、センサ部１０３の静電破壊を防止することができる。
【００７８】
また、上記本実施の形態では、光電変換基板６０を用いたが、フレキシブル基板を用いてもよい。フレキシブル基板としては、近年開発されたフロート法による超薄板ガラスを基材として用いたものを適用することが、放射線の透過率を向上させるうえで好ましい。なお、この際に適用できる超薄板ガラスについては、例えば、「旭硝子株式会社、"フロート法による世界最薄０．１ミリ厚の超薄板ガラスの開発に成功"、[online]、[平成２３年８月２０日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.agc.com/news/2011/0516.pdf＞」に開示されている。
【００７９】
その他、上記本実施の形態で説明した光電変換基板６０、放射線検出器１０、及び放射線画像撮影装置１００等の構成、動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。
【００８０】
また、上記本実施の形態で説明した放射線は、特に限定されるものではなく、Ｘ線やγ線等を適用することができる。
【００８１】
なお、本発明は、センサ部１０３に半導体層６を用いた場合について説明したがこれに限らず、ＣＭＯＳセンサを適用することもできる。
【符号の説明】
【００８２】
４ ＴＦＴスイッチ
１０ 放射線検出器
３０ 導電膜
３４ グランド接続端子
６０ 光電変換基板
７０ シンチレータ
１００ 放射線画像撮影装置
１０３ センサ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたスイッチング素子、及び前記スイッチング素子により照射された光に応じて発生した電荷が読み出される光電変換素子を含むセンサ部、を各々備えた複数の画素と、
前記スイッチング素子及び前記センサ部が設けられた前記基板の表面を平坦化する平坦化層と、
前記平坦化層上の全面に形成された帯電防止膜と、
前記帯電防止膜をグランドに接続するための接続部と、
を備えた光電変換基板。
【請求項２】
前記帯電防止膜は、照射された光の予め定められた長波長成分を吸収する、請求項１に記載の光電変換基板。
【請求項３】
前記光電変換素子は、キナクリドンより成る有機光電変換素子である、請求項１または請求項２に記載の光電変換基板。
【請求項４】
前記帯電防止膜は、光透過性を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換基板。
【請求項５】
前記接続部を介して、前記帯電防止膜がグランドに接続された、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光電変換基板。
【請求項６】
前記請求項１から前記請求項５のいずれか１項に記載の前記光電変換基板と、
前記光電変換基板の前記帯電防止膜上に設けられ、かつ、照射された放射線の線量に応じて発光する発光層と、
を備えた放射線検出器。
【請求項７】
前記発光層は、アルカリハライド系柱状結晶より成る、請求項６に記載の放射線検出器。
【請求項８】
前記請求項６または前記請求項７に記載の放射線検出器と、
放射線の照射に応じて前記放射線検出器で発生した電荷を読み出して、放射線画像を撮影する撮影手段と、
を備えた、放射線画像撮影装置。
【請求項９】
前記請求項１から前記請求項５のいずれか１項に記載の光電変換基板の帯電防止膜を接続部を介してグランドに接続する工程と、
前記帯電防止膜がグランドに接続された状態で、前記光電変換基板の前記帯電防止膜が設けられた表面に表面処理する工程と、
前記表面処理が成された前記光電変換基板の前記帯電防止膜上に発光層を形成する工程と、
を備えた放射線検出器の製造方法。
【請求項１０】
前記発光層を形成する工程は、前記帯電防止膜がグランドに接続された状態で行われる、請求項９に記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項１１】
前記発光層は、前記光電変換基板上に発光層を蒸着することにより形成される、請求項９または請求項１０に記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項１】
基板上に形成されたスイッチング素子、及び前記スイッチング素子により照射された光に応じて発生した電荷が読み出される光電変換素子を含むセンサ部、を各々備えた複数の画素と、
前記スイッチング素子及び前記センサ部が設けられた前記基板の表面を平坦化する平坦化層と、
前記平坦化層上の全面に形成された帯電防止膜と、
前記帯電防止膜をグランドに接続するための接続部と、
を備えた光電変換基板。
【請求項２】
前記帯電防止膜は、照射された光の予め定められた長波長成分を吸収する、請求項１に記載の光電変換基板。
【請求項３】
前記光電変換素子は、キナクリドンより成る有機光電変換素子である、請求項１または請求項２に記載の光電変換基板。
【請求項４】
前記帯電防止膜は、光透過性を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光電変換基板。
【請求項５】
前記接続部を介して、前記帯電防止膜がグランドに接続された、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光電変換基板。
【請求項６】
前記請求項１から前記請求項５のいずれか１項に記載の前記光電変換基板と、
前記光電変換基板の前記帯電防止膜上に設けられ、かつ、照射された放射線の線量に応じて発光する発光層と、
を備えた放射線検出器。
【請求項７】
前記発光層は、アルカリハライド系柱状結晶より成る、請求項６に記載の放射線検出器。
【請求項８】
前記請求項６または前記請求項７に記載の放射線検出器と、
放射線の照射に応じて前記放射線検出器で発生した電荷を読み出して、放射線画像を撮影する撮影手段と、
を備えた、放射線画像撮影装置。
【請求項９】
前記請求項１から前記請求項５のいずれか１項に記載の光電変換基板の帯電防止膜を接続部を介してグランドに接続する工程と、
前記帯電防止膜がグランドに接続された状態で、前記光電変換基板の前記帯電防止膜が設けられた表面に表面処理する工程と、
前記表面処理が成された前記光電変換基板の前記帯電防止膜上に発光層を形成する工程と、
を備えた放射線検出器の製造方法。
【請求項１０】
前記発光層を形成する工程は、前記帯電防止膜がグランドに接続された状態で行われる、請求項９に記載の放射線検出器の製造方法。
【請求項１１】
前記発光層は、前記光電変換基板上に発光層を蒸着することにより形成される、請求項９または請求項１０に記載の放射線検出器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−４６０４３（Ｐ２０１３−４６０４３Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５２３８（Ｐ２０１１−１８５２３８）
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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